程志華
[烏魯木齊市城市綜合交通項目研究中心(烏魯木齊市軌道交通項目建設中心),新疆 烏魯木齊 830018]
隨著國內(nèi)城市化進程的不斷推進,交通作為城市運行過程中最為關(guān)鍵的一環(huán),其建設發(fā)展的成效將直接影響一個城市的發(fā)展上限,因此在交通規(guī)劃、建設和管理決策的過程中我們需更加重視基礎數(shù)據(jù)的準確性,在目前大力發(fā)展信息化建設的背景下,促進傳統(tǒng)調(diào)查與信息化技術(shù)相互融合,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準采集及高效應用。
美國率先于1933年在小石城、新奧爾良、孟菲斯等幾座不同規(guī)模的城市執(zhí)行了針對市民日常出行情況的訪問式調(diào)查工作[1]。通過抽取一定比例樣本的形式,采集市民在某一天的出行次數(shù)、出行起止點、出行目的、交通方式等數(shù)據(jù),并依據(jù)這次采集到的數(shù)據(jù)估算市內(nèi)居民的出行總量[2]。這次帶有試驗性質(zhì)的出行調(diào)查成了今后各個國家實行居民出行特征調(diào)查的開端及藍本。
我國于20世紀80年代首次開展綜合交通調(diào)查,至今已有40年的發(fā)展歷程,目前我國已有上百個城市完成了交通相關(guān)的調(diào)查工作,覆蓋了全國大部分區(qū)域的大中型城市,同時少量中小型城市也逐步意識到了交通調(diào)查對摸清居民出行規(guī)律、支撐交通規(guī)劃及管理的重要性[3]。在這個發(fā)展過程中,越來越多的城市還意識到了調(diào)查數(shù)據(jù)滾動更新的必要性,如上海、北京、天津、沈陽、烏魯木齊等城市,每隔數(shù)年便會開展新一輪的普查工作或進行維護性調(diào)查工作。
烏魯木齊市目前已開展了多次全市范圍內(nèi)的大規(guī)模綜合交通調(diào)查,基于對調(diào)查數(shù)據(jù)的分析,揭示城市交通發(fā)展內(nèi)在規(guī)律,為烏魯木齊城市總規(guī)、交通發(fā)展白皮書、綜合交通體系規(guī)劃等交通戰(zhàn)略和政策制定以及交通規(guī)劃模型的建立提供了重要的數(shù)據(jù)基礎。
2021年所開展的綜合交通調(diào)查工作重點調(diào)查范圍為烏魯木齊市六個主要城區(qū),即天山區(qū)、沙依巴克區(qū)、新市區(qū)、水磨溝區(qū)、經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)、米東區(qū)。調(diào)查內(nèi)容包括:社會經(jīng)濟和基礎設施調(diào)查,用地、人口和就業(yè)崗位調(diào)查,居民出行調(diào)查,小客車出行特征調(diào)查,貨運車輛出行特征調(diào)查,集體班車出行特征調(diào)查,出租車出行特征調(diào)查,停車設施普查與典型用地停車特征調(diào)查,道路流量調(diào)查,道路車速調(diào)查,基于車牌識別數(shù)據(jù)挖掘分析,軌道客流特征調(diào)查,公交校核線載客量、公共交通滿意度調(diào)查等14 項調(diào)查。
2.1.1 智能化小程序應用
烏魯木齊本次居民出行調(diào)查數(shù)據(jù)采集方式是通過微信小程序進行現(xiàn)場入戶調(diào)查,系統(tǒng)內(nèi)置標準化的數(shù)據(jù)存儲整合方式與邏輯糾錯手段,為調(diào)查員提供友好的交互界面,大幅度提高調(diào)查效率。居民出行調(diào)查小程序提供了調(diào)查員的信息,實現(xiàn)了調(diào)查員與其調(diào)查街道、社區(qū)進行一一對應,方便后期的調(diào)查數(shù)據(jù)校核。另外,系統(tǒng)借助百度地圖引擎及調(diào)查設備內(nèi)置的GPS信號模塊,精確定位調(diào)查戶的家庭地址,通過采集出行起止點的經(jīng)緯度坐標及POI 信息的搜索,保證應用時可以適用不同標準的交通小區(qū)劃分,提高數(shù)據(jù)的可利用性。
2.1.2 視頻流量采集及自動識別
烏魯木齊在開展流量調(diào)查過程中大量采用視頻采集設備(圖1),該設備無須人工現(xiàn)場看守,可直接架設在3m 左右的路燈、電線桿、樹上,具有全天候、長時間、易安裝、易操作等特點,極大節(jié)省了現(xiàn)場人員組織難度。同時,該設備還具有良好的可靠性,丟失損壞率極低。
圖1 流量識別設備
車流自動識別系統(tǒng)采用高清視頻方式對車輛進行多維度的檢測、提取車輛特征信息,依據(jù)車輛多維特征信息可以完整準確的辨識、確認車輛(圖2),從而判斷車輛類型、確認車輛身份[4]。
圖2 流量視頻識別系統(tǒng)
2.1.3 道路卡口車輛識別數(shù)據(jù)挖掘
烏魯木齊還利用既有卡口系統(tǒng)所采集的交通流相關(guān)過車信息作為流量采集的方法之一,采集的數(shù)據(jù)包括:車牌號碼、路口流水號、經(jīng)過時間、車輛速度、車輛類型等。通過路口流水號,卡口系統(tǒng)可以記錄該斷面的交通流特征[5]。雖然,卡口系統(tǒng)屬于斷面交通流監(jiān)測系統(tǒng),但與線圈、地磁等系統(tǒng)相比,卡口系統(tǒng)記錄了車牌及通行時間信息,通過對車牌信息及每個卡口的經(jīng)過時間進行處理,可以還原車輛的出行軌跡和路段平均行駛速度。
2.1.4 車輛GPS 信息數(shù)據(jù)挖掘分析
烏魯木齊基于全市公交車和出租車GPS 設備全覆蓋的良好基礎,采用GPS 數(shù)據(jù)采集法,直接對車輛數(shù)據(jù)庫進行讀取和處理。GPS 數(shù)據(jù)可以記錄車輛行駛的路徑軌跡和運營狀況,通過充分挖掘GPS 數(shù)據(jù)可以獲取車輛運行特征,并能獲得路段車速,與已有的擁堵指數(shù)系統(tǒng)獲得的路段車速進行對比驗證。
通過GPS 數(shù)據(jù)進行分析處理,可以使GPS 數(shù)據(jù)與城市道路數(shù)據(jù)在時間和空間上相關(guān)聯(lián),最終得到城市的交通狀況信息[6]。GPS 數(shù)據(jù)包含數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)質(zhì)量分析、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)關(guān)鍵算法、指標分析以及指標展示(圖3)。
圖3 數(shù)據(jù)處理技術(shù)框架圖
2.1.5 前置化的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控
烏魯木齊本次調(diào)查還基于調(diào)查小程序及數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)嵌數(shù)據(jù)檢測算法,對數(shù)據(jù)整體分布、數(shù)據(jù)時間分布、數(shù)據(jù)空間分布以及出行對象的狀態(tài)分布4 個方面進行分析,從而判斷每天的數(shù)據(jù)質(zhì)量是否滿足各交通指標的分析需求。
時辰分布曲線,能夠充分顯示每天各時段數(shù)據(jù)丟失情況,對于數(shù)據(jù)丟失較為嚴重的時段可以進行數(shù)據(jù)切分處理,對于丟失時段較多的日期可以進行標注預警。
數(shù)據(jù)空間分布,能夠充分分析各交通單元的數(shù)據(jù)分布情況,在數(shù)據(jù)的空間采集范圍上對數(shù)據(jù)質(zhì)量進行初步評定,若空間數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯異常,將會對后續(xù)的數(shù)據(jù)分析算法產(chǎn)生較大的干擾。
烏魯木齊本次調(diào)查數(shù)據(jù)采集階段的標準化、信息化、無紙化為下階段的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)應用奠定了良好的基礎,為調(diào)查數(shù)據(jù)與信息化智能平臺的無縫銜接提供了基礎實施條件,在一定程度上提升了調(diào)查數(shù)據(jù)在交通規(guī)劃及交通管理工作中的使用效能。
2.2.1 可視化的數(shù)據(jù)存儲及管理
基于GIS 技術(shù)的應用,將調(diào)查過程中所采集的GPS 數(shù)據(jù)與烏魯木齊空間數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián),通過相關(guān)應用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計及地圖發(fā)布等功能,實現(xiàn)了傳統(tǒng)圖標類數(shù)據(jù)成果向可視化的空間數(shù)據(jù)成果升級,為調(diào)查數(shù)據(jù)在時間及空間維度上的深度分析應用提供了良好的條件。
2.2.2 實現(xiàn)高效及時的平臺數(shù)據(jù)更新
調(diào)查數(shù)據(jù)經(jīng)過采集階段的數(shù)據(jù)檢測后,可實現(xiàn)與既有信息化平臺的無縫銜接,通過平臺數(shù)據(jù)管理模塊,將前后端的展示分析字段與調(diào)查數(shù)據(jù)存儲表中的字段進行關(guān)聯(lián),便可將調(diào)查數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成交通規(guī)劃、交通管理所用的成果數(shù)據(jù)。在這一過程中,省去了傳統(tǒng)的人工數(shù)據(jù)整理、人工數(shù)據(jù)錄入等流程,在提高數(shù)據(jù)傳遞效率的同時,大大降低了數(shù)據(jù)的誤傳風險。
2.2.3 交通模型校核及更新
如何將數(shù)據(jù)合理應用于交通模型,將是一個極大的挑戰(zhàn)?;诒敬螢豸斈君R調(diào)查所采用的信息化保障手段,可實現(xiàn)調(diào)查數(shù)據(jù)的快速調(diào)取、高效核驗及智能化的擴樣功能,同時基于調(diào)查數(shù)據(jù)的線上存儲模式,可以在交通信息化平臺內(nèi)嵌數(shù)據(jù)校核及數(shù)據(jù)交互算法,實現(xiàn)調(diào)查數(shù)據(jù)對既有模型參數(shù)的校核及修正工作。
例如:出租汽車GPS 數(shù)據(jù)可以獲取每日路段車速、擁堵等信息;IC 卡和電子支付數(shù)據(jù)可完整記錄乘客的站間OD 信息;公交車GPS 數(shù)據(jù)、卡口數(shù)據(jù)等一系列多源數(shù)據(jù)可通過平臺的數(shù)據(jù)調(diào)用接口,與模型預測的交通運行特征數(shù)據(jù)進行比對,評估調(diào)查數(shù)據(jù)與模型分配數(shù)據(jù)間的差異,從而為模型的更新維護提供數(shù)據(jù)支撐。
鑒于調(diào)查數(shù)據(jù)收集和應用的重要性及調(diào)查組織實施難度,烏魯木齊作為首府城市應制定常態(tài)化的調(diào)查數(shù)據(jù)滾動更新機制,并根據(jù)需求動態(tài)更新具有針對性的調(diào)查方案,每年度進行小成本、高效用、短周期的維護性調(diào)查,保證交通調(diào)查數(shù)據(jù)的高活力。如:基于城市發(fā)展建設態(tài)勢,針對重點地區(qū)開展小范圍的補充調(diào)查工作等;在某片區(qū)的集中性改造完成后,可針對片區(qū)內(nèi)部的人員出行特征、基礎設施等方面進行專項補充調(diào)查,以綜合性的既有調(diào)查數(shù)據(jù)為藍本,融合區(qū)域性的補充調(diào)查數(shù)據(jù),維持調(diào)查數(shù)據(jù)的科學性和準確性[7]。
隨著烏魯木齊交通相關(guān)業(yè)務的信息化建設進程不斷推進,各類應用對數(shù)據(jù)的及時性、準確性的需求將持續(xù)提升。為了保證調(diào)查數(shù)據(jù)長期具備較高可用性,應針對城市的交通特性,制定可長期執(zhí)行的調(diào)查技術(shù)標準,包括調(diào)查數(shù)據(jù)的類型、顆粒度、字段類型等。后期搭建的交通相關(guān)業(yè)務的信息化平臺都可針對此技術(shù)標準進行拓展開發(fā),實現(xiàn)調(diào)查數(shù)據(jù)面向各類型應用的無縫接入,降低數(shù)據(jù)的使用成本,提高調(diào)查數(shù)據(jù)的使用效能。
通過構(gòu)建交通調(diào)查成果與烏魯木齊交通規(guī)劃、建設和管理相關(guān)業(yè)務的強關(guān)聯(lián),實現(xiàn)多類型數(shù)據(jù)的互補、互查。針對交通規(guī)劃、建設和管理過程中所出現(xiàn)的局部基礎數(shù)據(jù)匱乏的情況,可通過有針對性地開展交通調(diào)查工作,完成交通業(yè)務底賬數(shù)據(jù)的修補工作,構(gòu)建基礎性的數(shù)據(jù)底座;針對調(diào)查數(shù)據(jù)中所呈現(xiàn)出的交通擁堵情況,可通過智能化的算法進行瓶頸的定位及擁堵溯源等工作,引導相關(guān)改善工作的開展;針對交通調(diào)查所獲取的數(shù)據(jù)資源,可通過線上接入、關(guān)聯(lián)比對的形式,逆向校核既有數(shù)據(jù)底賬的準確性,識別數(shù)據(jù)差異性,為數(shù)據(jù)糾錯、管理決策等工作提供支持。
越來越多的城市開始重視交通調(diào)查的開展,并在一定程度上支撐了城市交通規(guī)劃、建設和管理決策。但交通調(diào)查的整體業(yè)務體系仍停留在以人工采集、線下分析、獨立應用的狀態(tài),并未能完全跟上交通規(guī)劃、建設和管理的信息化升級進程,這大大制約了調(diào)查工作的投入產(chǎn)出效益比。因此,達到一定規(guī)模的城市應盡快實現(xiàn)交通調(diào)查業(yè)務的信息化升級,通過采用自動化的設備、智能化的算法提高數(shù)據(jù)采集效率及數(shù)據(jù)精度;通過構(gòu)建完善的調(diào)查數(shù)據(jù)信息化應用體系,實現(xiàn)數(shù)據(jù)對交通規(guī)劃、建設和管理工作的賦能,提高交通調(diào)查成果效用。